[實用新型]一種電氣多余度無刷直流電機故障保護裝置

有效

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• 申請日: 2011-08-12
• 公開（公告）號: CN202172258U
• 公開（公告）日: 2012-03-21
• 發(fā)明（設計）人: 張一鳴;張明;仝江濤;陳東升
• 申請（專利權）人: 北京工業(yè)大學
• 主分類號: H02H7/08
• 分類號: H02H7/08
• 代理公司: 北京思海天達知識產(chǎn)權代理有限公司 11203
• 代理人: 劉萍

技術領域

本實用新型涉及一種電氣多余度無刷直流電機故障保護裝置，可作為高可靠性、高容錯性系統(tǒng)驅(qū)動電機的故障保護，屬于電機技術領域。

背景技術

多余度無刷直流電機是航空航天、武器系統(tǒng)以及民用高可靠性系統(tǒng)中不可或缺的一種電機，其中，雙余度/多余度控制以及相關容錯技術已成功應用在發(fā)達國家載人航天、無人機、火控雷達等尖端技術領域的作動系統(tǒng)中，大大提高了相關系統(tǒng)的可靠性和容錯性。

目前多余度無刷直流電機的實現(xiàn)方式主要有兩種：電氣多余度和機械綜合式多余度，電氣多余度即在一個電機定子內(nèi)嵌放兩套或者兩套以上繞組，而機械綜合式多余度即多臺電機通過齒輪副綜合為一體。機械綜合式多余度電機的齒輪副不可避免地存在間隙，從而導致控制滯環(huán)、死區(qū)、低頻振蕩問題，所以在高精度、高可靠性場合的應用受到限制。再者，機械綜合式多余度電動機存在“力紛爭”問題，即多臺電動機瞬間力矩方向不一致性導致的振蕩問題。另外，機械綜合式多余度電動機存在功率密度低的問題，很難滿足航空、航天等對產(chǎn)品功率密度要求高的應用領域。然而，電氣多余度無刷直流電機的多個余度間存在強烈的電磁場耦合，所以一旦某個余度發(fā)生繞組故障，特別是短路故障，其他余度的繞組內(nèi)也將產(chǎn)生很高的感應電動勢，從而導致繞組絕緣擊穿；另外，短路繞組過高的電流產(chǎn)生的熱量同樣影響正常余度的運行，甚至燒毀完好繞組的絕緣。因此電氣多余度電機對繞組故障的容錯能力比較有限。

實用新型內(nèi)容

本實用新型主要針對電氣多余度無刷直流電機繞組故障時存在的問題，克服其不足之處，為高可靠性、高精度伺服控制用高功率密度電氣多余度無刷直流電機提供一種高可靠性的繞組故障保護裝置。

本實用新型涉及一種電氣多余度無刷直流電機故障保護裝置，包括電氣多余度無刷直流電機、逆變器、電流檢測電路、控制單元以及故障保護執(zhí)行單元。其中電氣多余度無刷直流電機即在一個電機定子槽內(nèi)嵌放兩套或者多套繞組，形成電氣多余度；不同電氣余度之間互相獨立，分別通過繼電器構成星形連接繞組，并由對應的逆變器獨立供電；電流檢測電路用于監(jiān)測每個電氣余度相電流，并將監(jiān)測結果發(fā)送至控制單元；故障保護執(zhí)行單元由繼電器及其驅(qū)動電路組成，該單元接收控制單元發(fā)出的指令，并根據(jù)控制單元的指令控制相應電氣余度的繞組連接。電機一個余度繞組發(fā)生短路故障時控制單元依據(jù)電流檢測電路提供的信號、對故障保護執(zhí)行單元發(fā)出指令斷開故障余度繞組連接。

本實用新型可以有效降低故障余度對正常余度的影響。

附圖說明：

圖1為本實用新型整體結構框圖；

圖2為本實用新型第一個余度與故障保護執(zhí)行單元的連接原理圖；

圖3為本實用新型第二個余度與故障保護執(zhí)行單元的連接原理圖；

圖中具體標號如下：

1.電氣雙余度無刷直流電機

2.故障保護執(zhí)行單元

3.控制單元

4.電流檢測電路

5.6.逆變器

7.雙余度無刷直流電機第一個余度(余度1)

8.雙余度無刷直流電機第二個余度(余度2)

9.余度1故障保護執(zhí)行單元

10.余度2故障保護執(zhí)行單元

11.12.繼電器驅(qū)動電路

13.14.繼電器

15.16.17.18.19.20.21.22.繼電器觸點

A1、B1、C1--余度1的引出端

A2、B2、C2--余度2的引出端

X1、Y1、Z1--余度1的Y型連接端

X2、Y2、Z2--余度2的Y型連接端

VCC.驅(qū)動電路電源

GND.電源地

Q1.Q2.開關管

Q1_B.開關管Q1基極

Q1_C.開關管Q1集電極

Q1_E.開關管Q1射極

Q2_B.開關管Q2基極

Q2_C.開關管Q2集電極

Q2_E.開關管Q2射極

J1_in.J2_in.繼電器輸入端

具體實施方式：

本實用新型電氣多余度無刷直流電機故障保護裝置與雙余度無刷直流電機保護裝置相同，現(xiàn)以電氣雙余度無刷直流電機為例做詳細描述，多于兩個余度的無刷直流電機保護裝置與之相同，不再贅述。